Proses Pembentukan Batubara

PEMBENTUKAN BATUBARA

1 Waktu Terbentuknya Batubara

Batubara adalah merupakan batuan organik yang terbentuk berjuta tahun yang lalu. Batubara terbentuk dari fosil tumbuhan yang mati berjuta tahun yang lalu dan kemudian membusuk sehingga membentuk suatu sedimen didalam tanah yang seterusnya terjadi pemadatan dan pengkompresan didalam tanah dan akhirnya membentuk suatau batuan organik yang dapat digunakan sebagai bahan bakar padat yang sekarang disebut batubara atau Coal. Karena kurun waktu pembentukan batubara sangat panjang, maka para ahli membuat batasan atau menyederhanakan periode waktu kedalam beberapa zaman atau Periode yaitu ;

PERIODE DURASI
Quaternary Dari sekarang sampai 2 juta tahun yang lalu
Tertiary 2 Juta sampai 65 juta tahun yang lalu
Cretaceous 65 sampai 135 Juta tahu yang lalu
Jurassic 135 sampai 180 Juta tahu yang lalu
Triassic 180 sampai 225 juta tahun yang lalu
Permian 225 sampai 275 juta tahu yang lalu
Carboniferous 275 sampai 350 juta tahun yang lalu
Devonian 350 sampai 410 juta tahun yang lalu.

Diketahui dibeberapa negara seperti Eropa dan Amerika selatan ada batubara yang terbentuk pada periode Carboniferous, sedangkan di kebanyakan coalfield di Australia terbentuk pada periode Permian. Di Indonesia sendiri terbentuk pada periode Tertiary yaitu dalam kurun waktu 2 juta sampai 65 juta tahun yang lalu. Dan pada periode ini dapat dibagi lagi kedalam 6 sub periode yang disebut Epoch yang terdiri dari ;

EPOCH DURASI (juta tahun yang lalu) KURUN WAKTU
Paleocene 65 sampai 59 6 Juta tahun
Eocene 59 sampai 34 25 Juta Tahun
Oligocene 34 sampai 25 9 Juta Tahun
Miocene 25 sampai 12 13 Juta Tahun
Pliocene 12 sampai 2.5 9.5 Juta Tahun

Dari epoch tersebut diatas yang paling banyak terbentuk batubara adalah Eocene (significant di Kalimantan Selatan) dan Miocene (significant di Kalimantan Timur). Yang perlu dicatat adalah bahwa umur batubara tidak langsung menunjukan rank suatu batubara, karena rank batubara tidak berdasarkan umur atau kapan batubara terbentuk melainkan berdasarkan kualitas yang dimiliki oleh batubara tersebut. Jadi batubara tua tidak berarti batubara tersebut adalah high rank coal, akan tetapi harus diuji kualitasnya terlebih dahulu.

2 Proses Pembentukan Batubara

Apabila tumbuhan yang tumbuh diatas tanah hutan yang kering, setelah tumbuhan tersebut mati, kemudian membusuk dan dalam kurun waktu tertentu sisa dari pembusukan tersebut sangat kecil bahkan hilang tidak meninggalkan bekas kehidupannya karena proses pembusukannya sempurna. Akan tetapi apabila tumbuhan tersebut tumbuh diatas tanah hutan yang basah seperti rawa, maka setelah tumbuhan tersebut mati, pohon tersebut akan jatuh kedalam air yang sangat minim udara bahkan dapat membunuh beberapa bakteria tertentu yang seharusnya membusukan tumbuhan yang mati tersebut. Akibatnya pembusukan hanya bersifat parsial dan tidak sempurna dan akhirnya membentuk suatu sediment atau endapan dalam air tersebut yang kemudian terbentuk apa yang dinamakan peat. Di daerah dataran yang luas yang selalu basah atau kurang drainasenya , delta sungai, sungai yang lembam, serta danau yang dangkal merupakan daerah yang cocok untuk terbentuknya Peat. Pada saat ini di bebrapa area di dunia masih terjadi pembentukan peat, akan tetapi waktu yang diperlukan untuk mengetahui perubahan peat tersebut menjadi batubara adalah berjuta –juta tahun, yang tidak mungkin kita ketahui kapan akan terjadinya.
Dalam pembentukan Peat ini yang merupakan cikal bakal batubara, terdapat beberapa teori yang menerangkan proses terjadinya endapan peat. Diantara teori-teori tersebut, yang paling banyak dianut karena mampu menjelaskan keadaan endapan batubara di beberapa daerah atau negara adalah tori “ Drift” dan teori “In-Situ”.
Menurut teori “drift”, pohon atau tumbuhan yang tumbuh diatas tanah dibawa oleh banjir dalam suatu waktu dalam kuantitas yang sangat besar dan kemudian terbawa ke suatu danau yang akhirnya mengendap di sana dan terbentuk endapan Peat yang kemudian menjadi batubara. Jadi dalam hal ini baik tumbuhan yang tumbuh di dataran kering maupun basah, sama-sama terbawa dan membentuk endapan peat.
Sedangkan menurut teori “in-situ” Tumbuhan atau pohon tumbuh diatas rawa dangkal kemudian jatuh, dan terakumulasi dalam rawa tersebut yang kemudian membusuk secara parsial dan membentuk endapa peat yang kemudian menjadi batubara. Jadi terbentuknya sedimen atau endapan batubara tersebut adalah di daerah di mana hutan atau tumbuhan itu tumbuh. Disinyalir kebanyakan batubara terbentuk dengan teori yang kedua yaitu teori “in-situ”. Adapun beberapa endapan batubara terbentuk dengan teori yang pertama. Di Australia kedua teori ini dapat menjelasakan batubara-batubara yang ada disana. Dengan kata lain batubara di Australia terbentuk dengan kedua teori tersebut walaupun yang terbanyak adalah dengan teori “in-situ”.
Pembentukan Peat atau “Peatification” merupakan tahap awal dalam serangkaian pembentukan batubara yang disebut “Coalification”. Dalam tahap ini melibatkan perubahan biokimia atau diagenetik. Perubahan yang hebat terjadi dalam top 0.5 meter dimana bakteri aerob aktive. Pada level yang lebih rendah, bakteri anaerob yang aktif dan mengkonsumsi oksigen dari molekul organik. Aktifitas bakteri ini berhenti pada level kurang dari 10 meter. Dibawah level tersebut perubahan yang terjadi merupakan perubahan kimia seperti polimerisasi dan reaksi reduksi. Pada kedalaman ini massa atau berat peat yang terakumulasi menyebabkan penambahan tekanan dan perubahan secara fisik dari peat terjadi. Secara prinsip proses tersebut merupakan proses pemerasan dari kelebihan air. Pengurangan air atau moisture dalam endapan peat tercatat 1 % untuk setiap kedalaman 10 meter. Kadar carbon pada lapisan bagian atas bertambah agak cepat karena terjadi dekomposisi selulosa. Penambahan Carbon dari 40 – 50 % daf menjadi 55 – 60 %, terjadi pada top 0.5 m. Salah satu acuan atau batasan yang membedakan Peat dan Lignite adalah ;

Peat Moisture > 75 %
Carbon (daf) < 60 % Lignite Moisture < 75 % Carbon > 60 %
Coalification adalah proses perkembangan atau pertumbuhan dari mulai Peat sampai Antrasite. Seperti diketahui bahwa batubara terdiri dari beberapa golongan seperti dibawah ini ;

1. Anthracite
- Meta-anthracite
- Anthracite
- Semianthracite
2 Bituminous
- Low Volatile Bituminous
- Medium Volatile Bituminous
- High Volatile Bituminous A
- High Volatile Bituminous B
- High Volatile Bituminous C
3. Sub-bituminous
- Sub-bituminous A
- Sub-bituminous B
- Sub-bituminous C
4. Lignite
- Lignite A
- Lignite B

Pada transisi dari Peat ke Lignite terjadi perubahan diagenetik, kemudian metamorfosa, perubahan fisik dan perubahan kimia. yang disebabkan oleh panas dan tekanan yang mempengaruhi endapan batubara tersebut.
Pada transisi dari Peat ke Lignite dan kemudian ke Sub-bituminous terjadi pengurangan porositas yang sangat cepat, yang dikarenakan terjadinya kompresi lapisan batubara tersebut oleh berat dari overburden. Pengurangan porositas ini seiring dengan pengurangan juga nilai moisture baik moisture holding capacity maupun air dried moisture. Pada Lignite moisture berkurang sebanyak 4 % untuk setiap kedalaman 100 meter. Sedangkan pada transisi dari Peat ke Lignite terjadi perubahan atau pengurangan nilai moisture sebanyak 1 % untuk setiap kedalaman 100-200meter. Pengurangan nilai moisture ini diikuti dengan kenaikan nilai kalori. Dan dalam waktu yang sama terjadi pula perubahan secara kimia yang pada prinsipnya adalah terjadinya pengurangan nilai oksigen. Hal ini akan menambah nilai Carbon dan Hydrogen. Akan tetapi rasio C/H sendiri tidak berubah.
Pada high volatile bituminous naiknya coalification ditandai dengan terus berkurangnya oksigen dan moisture yang menyebabkan naiknya nilai kalori.
Sedangkan pada transisi dalam golongan bituminous adalah diikuti dengan terjadinya pengurangan nilai volatile matter yang sangat cepat.
Tahap terakhir dari coalification adalah perubahan dari Bituminous menjadi Anthracite. Dimana pada transisi ini terjadinya pengurangan nilai hidrogen dan pengurangan rasio atom H/C.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses coalification tersebut yaitu ; umur, temperature, dan tekanan.

Time factor, merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi dalam coalification. Dalam kondisi temperature dan tekanan yang sama, maka umur merupakan faktor penting dalam mempengaruhi class atau rank batubara tersebut. Sebagai contoh di USA ada coal bed yang sudah turun sampai 5400 meter di mana pada kedalaman ini temperaturenya adalah 140 derajat Celsius. Setelah 17 juta tahun batubara tersebut tergolong high volatile bituminous coal. Sedangkan di Jerman ada coal bed pada kedalaman dan temperature yang sama dan diketahui umur batubara tersebut adalah 270 juta tahun. Batubara tersebut sudah tertransformasi menjadi Low volatile bituminous. Time factor menjadi berarti hanya pada temperature yang cukup tinggi. Contoh lain adalah di Rusia ada batubara yang terbentuk dari periode Carboniferous tapi batubara tersebut masih tergolong Lignite, karena temperature lingkungan pada coal bed tersebut tak pernah lebih dari 30 derajat celsius.

Efek Temperature Sumber panas atau temperature yang dapat mempengaruhi pada proses coalification adalah ;
- Geotermal gradient. Semakin bertambahnya kedalaman dalam bumi maka semakin naik juga temperaturenya. Kenaikan temperature yang normal adalah sekitar 3 – 4 derajat Celsius untuk setiap kedalaman 100 m. Akan tetapi di daerah Mexico ditemukan bahwa geotermal gradient tersebut mencapai kenaikan temperature setinggi 16 derajat Celsius untuk setiap kedalaman 100m. Bisa dibayangkan apabila geotermal gradient ini merupakan satu-satunya sumber yang mempengaruhi coalification, maka batubara perlu terkubur sedalam 1500 m sebelum kelas bituminous tercapai.
- Igneous intrusion Adalah kontak batubara dengan lelehan magma dari aktivitas vulkanik. Intrusi ini dapat mencapai temperature lebih dari 1000 derajat Celsius dan dapat menyebabkan terjadinya metamorfosis apabila kontak dengan batubara. Intrusi yang intersect dengan seam batubara dengan arah vertikal disebut “Dyke”. Sedangkan intrusi yang dengan arah horisontal baik di atas maupun di bawah seam disebut “Sill”.
- Aktivitas tektonik seperti faulting. Gesekan panas yang ditimbulkan dari pergerakan block satu dengan lainnya secara besar besaran sampai pada endapan batubara sehingga menyebabkan up-grading batubara secara lokal. Jadi batubara di daerah pergeseran atau patahan yang menimbulkan panas tersebut akan lebih bagus dibanding dengan batubara dalam seam yang sama tapi jauh dari daerah patahan tersebut.

Efek Tekanan Efek dari tekanan ini terjadi lebih jelas pada tahap awal dari proses coalification sampai high volatile bituminous tercapai. Efek ini merupakan pemerasan air dari endapan.
Yang perlu diingat dan dimengerti supaya tidak salah menafsirkan adalah bahwa pengertian tuanya menurut umur tidak berarti rank atau golongan batubara tersebut tinggi. Karena yang menentukan tinggi rendahnya rank suatu batubara adalah kualitas batubara tersebut untuk beberapa parameter yang dijadikan acuan penentuannya.